JP6726446B2

JP6726446B2 - 鉄道車両

Info

Publication number: JP6726446B2
Application number: JP2015121704A
Authority: JP
Inventors: 加藤　修; 修加藤; 智博駒屋; 藤井　忠; 忠藤井; 浩昭磯貝
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd; Central Japan Railway Co
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd; Central Japan Railway Co
Priority date: 2015-06-17
Filing date: 2015-06-17
Publication date: 2020-07-22
Anticipated expiration: 2035-06-17
Also published as: JP2017007378A

Description

本発明は鉄道車両に関し、特に台車や床下機器から客室床へ伝達される振動を低減できる鉄道車両に関するものである。

従来より、鉄道車両の快適な客室空間を実現するため、客室空間の振動低減は主要課題の一つである。その客室空間の振動低減のため、台枠に取り付けられた台車や床下機器から客室空間に伝えられる振動を低減する技術がある（例えば特許文献１）。特許文献１には、車両構体の構造床に立設された床受部材に防振部材を取り付け、その防振部材に客室床を載置して、構造床から客室床へ伝達される振動を防振部材によって減衰する技術が開示されている。

特開２０００−２４７２２８号公報

しかしながら特許文献１に開示される技術では、防振部材の特性によっては、台車や床下機器から床受部材を伝って客室床に伝えられる振動を十分に低減できないことがある。また、構造床に立設する床受部材および防振部材の部品点数が多いので、客室床を設置する作業が煩雑化するという問題点がある。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、台車や床下機器から客室床へ伝達される振動を確実に低減できると共に、客室床を設置する作業を簡素化できる鉄道車両を提供することを目的とする。

この目的を達成するために請求項１記載の鉄道車両は、一対の側梁およびその側梁を結合する複数の横梁を有する台枠と、その台枠の上面に取着される構造床と、前記台枠の枕木方向両側に接合される側構体とを備えるものにおいて、通気ダクトが内蔵される床パネルと、その床パネルと前記構造床との間に所定の間隔を設けて前記床パネルの枕木方向両側を前記側梁、前記構造床または前記側構体に支持する床受部材とを備え、前記床パネルは、前記構造床との間に所定の間隔を設けて前記構造床の上方に配置されると共に枕木方向両端が前記床受部材に支持される底部と、その底部に連結されると共に高さ方向に延設されるスペーサ部と、そのスペーサ部が下面に連結される客室床とを備え、前記底部、前記スペーサ部および前記客室床により前記通気ダクトが形成されることで、前記通気ダクトが内蔵される分、前記床パネルの厚さが拡大した。

請求項２記載の鉄道車両は、請求項１記載の鉄道車両において、前記スペーサ部は、枕木方向に互いに間隔を設けつつ前記床パネルのレール方向に亘って延設され、前記通気ダクトは、前記スペーサ部によって枕木方向に区画される。

請求項３記載の鉄道車両は、一対の側梁およびその側梁を結合する複数の横梁を有する台枠と、その台枠の上面に取着される構造床と、前記台枠の枕木方向両側に接合される側構体とを備えるものにおいて、底部と、その底部に連結されると共に高さ方向に延設されるスペーサ部と、そのスペーサ部が下面に連結される客室床とを有し、通気ダクトが内蔵される床パネルと、その床パネルの底部と前記構造床との間に所定の間隔を設けて前記床パネルの枕木方向両側を前記側梁、前記構造床または前記側構体に支持する床受部材とを備え、前記底部は、枕木方向に長手方向を向けレール方向に互いに間隔をあけて並設される複数の第１部材と、その第１部材に固定されて前記第１部材の間隔を塞ぐ塞ぎ板とを備え、前記スペーサ部は、レール方向に長手方向を向け枕木方向に互いに間隔をあけて並設されると共に前記第１部材または前記塞ぎ板に固定され前記客室床が連結される複数の第２部材を備え、前記床パネルは、前記塞ぎ板、前記第２部材および前記客室床により前記通気ダクトが形成される。

請求項４記載の鉄道車両は、一対の側梁およびその側梁を結合する複数の横梁を有する台枠と、その台枠の上面に取着される構造床と、前記台枠の枕木方向両側に接合される側構体とを備えるものにおいて、底部と、その底部に連結されると共に高さ方向に延設されるスペーサ部と、そのスペーサ部が下面に連結される客室床とを有し、通気ダクトが内蔵される床パネルと、その床パネルの底部と前記構造床との間に所定の間隔を設けて前記床パネルの枕木方向両側を前記側梁、前記構造床または前記側構体に支持する床受部材とを備え、前記底部は、盤状に形成される盤状部を備え、前記スペーサ部は、レール方向に長手方向を向け枕木方向に互いに間隔をあけて並設されると共に前記盤状部に立設され前記客室床が連結される複数の立設部を備え、前記床パネルは、前記盤状部、前記立設部および前記客室床により前記通気ダクトが形成される。

請求項１記載の鉄道車両によれば、複数の横梁により一対の側梁が結合される台枠の上面に構造床が取着され、台枠の枕木方向両側に側構体が接合される。通気ダクトが内蔵される床パネルは、底部に連結されるスペーサ部が高さ方向に延設され、スペーサ部が客室床の下面に連結される。床パネルの底部と構造床との間に所定の間隔を設けて、床パネルの底部の枕木方向両端が、床受部材により側梁、構造床または側構体に支持される。構造床の枕木方向両側や側梁、側構体の振動レベルは、構造床の枕木方向中央側の振動レベルより小さいので、床受部材によって床パネルの底部の枕木方向両端を支持することにより、床受部材を介して床パネルに伝達される振動レベルを小さくできる。

なお、床受部材によって床パネルの底部の枕木方向両端が支持される構造の場合、特許文献１に開示される鉄道車両の床構造（客室床の枕木方向両側だけでなく枕木方向中央側も床受部材で支持する構造）と比較して、床受部材によって支持される支持スパンが大きくなる。支持スパンが大きくなると、その分だけ客室床のたわみ量が増加するおそれがある。

これを防ぐため、底部、スペーサ部および客室床により床パネルに通気ダクトが形成され、床パネルの客室床と底部との間に通気ダクトが内蔵される。これにより、通気ダクトが内蔵される分だけ床パネルの厚さが拡大し、曲げモーメントに対して床パネルを変形し難くできる。その結果、床受部材によって床パネルの底部の枕木方向両端が支持されることで、客室床のたわみ量が増加することを抑制しつつ、台車や床下機器から客室床へ伝達される振動を確実に低減できる効果がある。さらに、構造床の枕木方向中央側に配置する床受部材を省略できるので、部品点数を削減して、客室床を設置する作業を簡素化できる効果がある。
底部、スペーサ部および客室床により床パネルに通気ダクトが形成される。その結果、通気ダクトを構成する部材を省略できるので、床パネルを製造する工数を削減できる効果がある。

請求項２記載の鉄道車両によれば、スペーサ部は、枕木方向に互いに間隔を設けつつ床パネルのレール方向に亘って延設される。通気ダクトは、スペーサ部によって枕木方向に区画される。客室床を支持する機能と通気ダクトを区画する機能とをスペーサ部に担わせることで、床パネルを構成する部品点数を削減できる。その結果、請求項１の効果に加え、床パネルを製造する工数を削減できる効果がある。

請求項３記載の鉄道車両によれば、複数の横梁により一対の側梁が結合される台枠の上面に構造床が取着され、台枠の枕木方向両側に側構体が接合される。通気ダクトが内蔵される床パネルは、底部に連結されるスペーサ部が高さ方向に延設され、スペーサ部が客室床の下面に連結される。床パネルの底部と構造床との間に所定の間隔を設けて、床パネルの枕木方向両側が、床受部材により側梁、構造床または側構体に支持される。構造床の枕木方向両側や側梁、側構体の振動レベルは、構造床の枕木方向中央側の振動レベルより小さいので、床受部材によって床パネルの枕木方向両側を支持することにより、床受部材を介して床パネルに伝達される振動レベルを小さくできる。
なお、床受部材によって床パネルの枕木方向両側が支持される構造の場合、特許文献１に開示される鉄道車両の床構造（客室床の枕木方向両側だけでなく枕木方向中央側も床受部材で支持する構造）と比較して、床受部材によって支持される支持スパンが大きくなる。支持スパンが大きくなると、その分だけ客室床のたわみ量が増加するおそれがある。
これを防ぐため、床パネルの客室床と底部との間に通気ダクトが内蔵される。これにより、通気ダクトが内蔵される分だけ床パネルの厚さを拡大できるので、曲げモーメントに対して床パネルを変形し難くできる。その結果、床受部材によって床パネルの枕木方向両側が支持されることで、客室床のたわみ量が増加することを抑制しつつ、台車や床下機器から客室床へ伝達される振動を確実に低減できる効果がある。さらに、構造床の枕木方向中央側に配置する床受部材を省略できるので、部品点数を削減して、客室床を設置する作業を簡素化できる効果がある。
底部は、枕木方向に長手方向を向けレール方向に互いに間隔をあけて複数の第１部材が並設され、その第１部材に固定される塞ぎ板により第１部材の間隔が塞がれる。スペーサ部は、レール方向に長手方向を向け枕木方向に互いに間隔をあけて複数の第２部材が並設される。第１部材または塞ぎ板に第２部材が固定され、その第２部材に客室床が連結されることで、塞ぎ板、第２部材および客室床により床パネルに通気ダクトが形成される。その結果、通気ダクトを構成する部材を省略できるので、床パネルを製造する工数を削減できる効果がある。

請求項４記載の鉄道車両によれば、複数の横梁により一対の側梁が結合される台枠の上面に構造床が取着され、台枠の枕木方向両側に側構体が接合される。通気ダクトが内蔵される床パネルは、底部に連結されるスペーサ部が高さ方向に延設され、スペーサ部が客室床の下面に連結される。床パネルの底部と構造床との間に所定の間隔を設けて、床パネルの枕木方向両側が、床受部材により側梁、構造床または側構体に支持される。構造床の枕木方向両側や側梁、側構体の振動レベルは、構造床の枕木方向中央側の振動レベルより小さいので、床受部材によって床パネルの枕木方向両側を支持することにより、床受部材を介して床パネルに伝達される振動レベルを小さくできる。
なお、床受部材によって床パネルの枕木方向両側が支持される構造の場合、特許文献１に開示される鉄道車両の床構造（客室床の枕木方向両側だけでなく枕木方向中央側も床受部材で支持する構造）と比較して、床受部
材によって支持される支持スパンが大きくなる。支持スパンが大きくなると、その分だけ客室床のたわみ量が増加するおそれがある。
これを防ぐため、床パネルの客室床と底部との間に通気ダクトが内蔵される。これにより、通気ダクトが内蔵される分だけ床パネルの厚さを拡大できるので、曲げモーメントに対して床パネルを変形し難くできる。その結果、床受部材によって床パネルの枕木方向両側が支持されることで、客室床のたわみ量が増加することを抑制しつつ、台車や床下機器から客室床へ伝達される振動を確実に低減できる効果がある。さらに、構造床の枕木方向中央側に配置する床受部材を省略できるので、部品点数を削減して、客室床を設置する作業を簡素化できる効果がある。
底部は盤状に形成される盤状部を備え、スペーサ部は、レール方向に長手方向を向け枕木方向に互いに間隔をあけて複数の立設部が並設される。その立設部に客室床が連結されることで、盤状部、立設部および客室床により床パネルに通気ダクトが形成される。その結果、通気ダクトを構成する部材を省略できるので、床パネルを製造する工数を削減できる効果がある。

本発明の第１実施の形態における鉄道車両の一部を枕木方向に切断して示した鉄道車両の部分断面図である。客室床の平面図である。（ａ）は床パネルの平面図であり、（ｂ）は床パネルの正面図であり、（ｃ）は床パネルの側面図である。（ａ）は第２実施の形態における鉄道車両に搭載される床パネルの平面図であり、（ｂ）は床パネルの正面図であり、（ｃ）は床パネルの側面図である。第３実施の形態における鉄道車両の一部を枕木方向に切断して示した鉄道車両の部分断面図である。（ａ）及び（ｂ）はランダム振動を台枠の横梁に入力したときの客室床のアクセレランスの測定結果である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、図１から図３を参照して、第１実施の形態について説明する。図１は第１実施の形態における鉄道車両１の一部を枕木方向に切断して示した鉄道車両１の部分断面図である。なお、図１では、鉄道車両１の高さ方向の一部の図示が省略されていると共に、客室床１５の上面に配置された座席の図示が省略されている。

まず、図１を参照して鉄道車両１の構成について説明する。鉄道車両１は、道床（図示せず）に敷設されたレール上を走行する新幹線車両であり、走行装置としての台車（図示せず）及び各種の床下機器が、矩形枠状に形成された台枠２に取り付けられる。なお、図１では、床下機器の一種の空調装置４０が台枠２に取り付けられた状態を模式的に図示する。

台枠２は、鉄道車両１のレール方向（図１紙面垂直方向）に延設される一対の側梁３と、その一対の側梁３を枕木方向（図１左右方向）に連結すると共に台車に固定される横梁４（いわゆる枕梁）とを主に備えて構成されている。側梁３は、高さ方向に側構体５が接合される。その側構体５の高さ方向に屋根構体（図示せず）が接合され、側構体５のレール方向に妻構体（図示せず）が接合されることにより車両構体が形成される。側梁３は、対向する側梁３側へ互いに突出する張出部３ａを備え、その張出部３ａに構造床６の枕木方向端部が接合されている。

構造床６は、車両構体内の気密を保つための気密床であり、台枠２の上面に取着されている。構造床６の枕木方向両側の上面に、床パネル１０（後述する）の枕木方向両側を構造床６に支持するための床受部材７が立設される。床受部材７は、断面逆コ字状に構成される一対の部材であり、構造床６の枕木方向両側に配置され、レール方向（図１紙面垂直方向）にそれぞれ延設されている。床受部材７は、押出形材により構造床６と一体に形成されている。床受部材７が構造床６と一体形成されるので、床受部材７を構造床６に溶接により接合する工数を削減できる。

構造床６は、床受部材７より枕木方向中央側の上面にレール方向に亘って断熱材８が敷設される。断熱材８は、硬質ウレタンフォーム等の合成樹脂製のフォーム材、圧縮グラスウール等の繊維材、断熱塗料などにより形成される。構造床６の上面に断熱材８が敷設されることで、台枠２との熱伝達を抑制できる。床パネル１０は、一対の床受部材７に枕木方向両側が支持されることで断熱材８と隙間を設けて、構造床６及び断熱材８の上方に設置されるパネル材である。

次に図２及び図３を参照して床パネル１０について説明する。図２は客室床１５の平面図であり、図３（ａ）は床パネル１０の平面図であり、図３（ｂ）は床パネル１０の正面図（図３（ａ）の矢印ＩＩＩｂ方向視）であり、図３（ｃ）は床パネル１０の側面図（図３（ａ）の矢印ＩＩＩｃ方向視）である。図２に示すように、床パネル１０は、平面視して矩形状に形成される部材であり、レール方向端面を互いに突き合わせて側構体５のレール方向（図２上下方向）に沿って複数設置される。

図３（ａ）から図３（ｃ）に示すように床パネル１０は、枕木方向（図３（ａ）左右方向）に長手方向を向けレール方向（図３（ａ）上下方向）に互いに間隔をあけて並設される複数の第１部材１１と、その第１部材１１の上面に固定される塞ぎ板１２と、第１部材１１の上面に固定されると共にレール方向に長手方向を向け枕木方向に互いに間隔をあけて並設される複数の第２部材１３，１４と、その第２部材１３，１４の上面に固定される客室床１５とを備えて構成される。

第１部材１１は、第２部材１３，１４の枕木方向の間隔を維持すると共に、第２部材１３，１４と共に床パネル１０の機械的強度を確保する骨組となる部材であり、本実施の形態では断面矩形状の金属製の角パイプにより形成されている。第２部材１３，１４は、客室床１５を固定すると共に第１部材１１と客室床１５との間隔を確保し、レール方向に延びる空間を形成するための部材であり、本実施の形態では断面矩形状の金属製の角パイプにより形成されている。第１部材１１が枕木方向に長手方向を向ける一方、第２部材１３がレール方向に長手方向を向け、それらが互いに溶接により接合されることで、第１部材１１及び第２部材１３，１４は井桁状に構成される。第１部材１１及び第２部材１３，１４は角パイプにより形成されているので、井桁状の骨組を軽量化できる。

図３（ｂ）に示すように塞ぎ板１２は、レール方向に長手方向を向けて第１部材１１の上面に配置される板状の部材であり、本実施の形態では金属製の板材により形成されている。塞ぎ板１２は、枕木方向端縁がレール方向に亘って溶接により第２部材１３，１４の側面下部に隙間なく接合される。これにより、第１部材１１に塞ぎ板１２が架設されると共に、第１部材１１の間隔が塞がれる。第１部材１１を角パイプにより形成し、第１部材１１の間隔を塞ぎ板１２で塞ぐことで床パネル１０の底部を構成するので、床パネル１０の底部を一体の板状体で構成する場合と比較して軽量化できる。

客室床１５は、客室の内装床を構成するための平板状の部材であり、第２部材１３，１４の上面に皿ボルト等の締結部材で固定される。客室床１５は、質量、剛性、音響特性等の要求特性を考慮して、金属製や合成樹脂製、繊維強化樹脂製の板材、ハニカムパネル、サンドイッチパネル等の中から材質が適宜選択される。

通気ダクト１６は、床パネル１０に内蔵される送風路であり、塞ぎ板１２、第２部材１３，１４及び客室床１５により囲まれて断面矩形状に形成されると共に、床パネル１０のレール方向に亘って貫設される。通気ダクト１６は、内面に断熱層１７が形成される。断熱層１７は、硬質ウレタンフォーム等の合成樹脂製のフォーム材、圧縮グラスウール等の繊維材などにより形成される。通気ダクト１６の内面に断熱層１７を設けることにより、熱損失を抑制できる。

通気ダクト１６は、床パネル１０の枕木方向に４つが並設される。床パネル１０の枕木方向外側に位置し、塞ぎ板１２、第２部材１３，１４及び客室床１５により囲まれた通気ダクト１６は、客室内に給気を行う給気ダクトを構成する。また、床パネル１０の枕木方向中央側に位置し、塞ぎ板１２、第２部材１３，１３及び客室床１５により囲まれた通気ダクト１６は、還気を行う還気ダクトを構成する。

図３（ｃ）に示すように、第２部材１４は側面に貫通する貫通孔１４ａが形成されており、その貫通孔１４ａに、客室内に給気を行う立上ダクト１８（図１及び図２参照）の開口端が挿通される。立上ダクト１８は、客室の内壁を構成する内装パネル１９（図１及び図２参照）と側構体５との間に配置される。

なお、第２部材１３，１４の枕木方向の間隔や第２部材１３，１４の高さは、通気ダクト１６の必要断面積（流量）によって適宜設定される。また、レール方向に複数が配置される床パネル１０の各々に内蔵される通気ダクト１６は、床パネル１０のレール方向端面を互いに突き合わせたときに、フランジ（図示せず）や嵌め込み等の周知の手段により接合され、レール方向に連通される。

図１に戻って説明する。台枠２に取り付けられた空調装置４０は、床下ダクト４１，４２，４３，４４を介して通気ダクト１６に連通する。床下ダクト４１，４２は、枕木方向外側に位置する通気ダクト１６（給気ダクト）に空調装置４０から空調用空気を給気するためのダクトである。床下ダクト４３，４４は、枕木方向中央側に位置する通気ダクト１６（還気ダクト）を経由して客室内の空調を行った空気を空調装置４０に戻すためのダクトである。床下ダクト４１〜４４は、構造床６、断熱材８、塞ぎ板１２及び断熱層１７の所定箇所に形成された貫通孔（図示せず）に挿通され、通気ダクト１６と空調装置４０とを連通する。

次に、床パネル１０（図１参照）の製造方法および構造床６に対する床パネル１０の取付方法を説明する。床パネル１０は、第１部材１１と第２部材１３，１４とを井桁状に接合した後、第１部材１１の上面に塞ぎ板１２を設置する。次いで、客室床１５を第２部材１３，１４に固定しない状態で、床パネル１０の第１部材１１を床受部材７に設置する。レール方向に床パネル１０を複数配置して、床パネル１０のレール方向端面を突き合わせた後、塞ぎ板１２及び第２部材１３，１４に断熱層１７を形成する。次に、断熱層１７が裏面に形成された客室床１５を第２部材１３，１４の上に置き、締結部材（図示せず）によって客室床１５と第２部材１３，１４とを連結する。これにより、構造床６の上方に客室床１５を設置できる。客室床１５を設置するために、構造床６の枕木方向中央側に床受部材を溶接する作業を省略できるので、作業工数を大幅に削減できる。

次に図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照して、床受部材７（図１参照）によって枕木方向両側が支持された床パネル１０のたわみ量について説明する。鉄道車両１は、上述したように構造床６の枕木方向中央側に対して床パネル１０を支持する床受部材が省略される。これにより、床下機器や台車（いずれも図示せず）の発生する振動が客室床１５に伝達される経路を、床受部材７の２箇所にすることができる。その結果、客室床１５に伝達される振動を軽減できる。また、構造床６の枕木方向中央側より側梁３に近い枕木方向両側、又は、側梁３若しくは側構体５の振動レベルは、構造床６の枕木方向中央側の振動レベルより小さいので、床パネル１０の枕木方向両側を床受部材７で支持することにより、客室床１５に伝達される振動を軽減できる。

しかし、振動レベルを軽減できるものの、床受部材７による床パネル１０の支持スパンが広がるので、床パネル１０のたわみ量が増加することが懸念される。ここで、単純支持梁に当てはめたときの床パネル１０のたわみ量δ及び断面二次モーメントＩは、以下の式（１）及び式（２）で表される。式（１）に式（２）を代入すると、床パネル１０のたわみ量δ（式（３））が求められる。

たわみ量δ＝１／４８・（Ｐａ^３）／（ＥＩ） …式（１）
断面二次モーメントＩ＝１／１２・ｂｔ^３…式（２）
たわみ量δ＝１／４・（Ｐ／ｂＥ）・（ａ／ｔ）^３ …式（３）
なお、ａは支持スパン（床受部材７の枕木方向の間隔）、ｂは床パネル１０のレール方向長さ（図３（ａ）参照）、ｔは床パネル１０の厚さ（図３（ｂ）参照）、Ｅはヤング率、Ｐは中心集中荷重である。

式（３）より、例えば、支持スパンａを２倍に広げたときに、支持スパンａを広げる前後で梁のたわみ量δを変えないようにするには、梁の厚さｔを２倍にする必要がある。ここで、特許文献１に開示される従来の床構造では、客室床の枕木方向中央側も床受部材により支持されているので、床受部材による客室床の支持スパンは５００〜６００ｍｍ程度、客室床の厚さは２２〜２７ｍｍ程度である。

これに対し、床パネル１０を枕木方向両側の２点で支持した場合には、支持スパンは、特許文献１に開示される従来の床構造の４〜５倍に拡大する。たわみ量を同等にするためには、床パネル１０の厚さを客室床の４〜５倍（９０〜１３０ｍｍ程度）に増加する必要がある。鉄道車両１において、構造床６の上面から客室床１５の下面までの高さは９０〜１３０ｍｍ程度なので、通気ダクト１６を内蔵することで床パネル１０の厚さを確保できる。なお、床パネル１０を中空構造としても、中実構造の床パネルと比較して、曲げモーメントに対する変形のし難さは大きく低下しない。従って、床パネル１０の厚さを確保しつつ中空構造とすることにより、床パネル１０に通気ダクト１６を内蔵できる。

ここで、特許文献１に開示される従来の床構造では、客室床と構造床との間に配置するダクトを準備しなければならないので、そのダクトのために部品点数が増加する。また、客室床の枕木方向中央側を支持する床受部材が必要となる。これに対し鉄道車両１は、床パネル１０に通気ダクト１６を内蔵することによって、床パネル１０の厚さを確保して客室床１５のたわみ量が増加することを抑制できる。その結果、客室床１５に伝達される振動を軽減できると共に、客室床１５の剛性低下を防止できる。さらに、ダクトを別途用意することを不要にできると共に床受部材を削減できるので、その分だけ鉄道車両１の製造コストを低減できる。

次に図４を参照して、第２実施の形態について説明する。第１実施の形態では、第１部材１１及び第２部材１３，１４を井桁状に溶接して床パネル１０の骨組を構成する場合について説明した。これに対し第２実施の形態では、床パネル２０の盤状部２１及び立設部２３を押出形材で一体に形成する場合について説明する。なお、第１実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図４（ａ）は第２実施の形態における鉄道車両に搭載される床パネル２０の平面図であり、図４（ｂ）は床パネル２０の正面図（図４（ａ）の矢印ＩＶｂ方向視）であり、図４（ｃ）は床パネル２０の側面図（図４（ａ）の矢印ＩＶｃ方向視）である。

図４（ａ）に示すように床パネル２０は、平面視して矩形状に形成されるパネル材であり、図４（ｂ）に示すように、平面視して矩形の盤状に形成される盤状部２１と、その盤状部２１の上面に立設される立設部２３，２４と、立設部２３，２４に固定される客室床１５とを備えている。盤状部２１及び立設部２３は、金属製の押出形材により一体形成され、立設部２３は、枕木方向に互いに所定の間隔をあけて盤状部２１に立設されると共に、レール方向（図４（ｂ）紙面垂直方向）に延設されている。

立設部２３は、レール方向に長手方向を向けて盤状部２１に立設される隔壁部２３ａと、その隔壁部２３ａの上端から枕木方向両側に張出形成されるフランジ部２３ｂとを備えている。隔壁部２３ａは、通気ダクト２６の隔壁を構成する部位であると共に、リブとして盤状部２１を補強するための部位である。フランジ部２３ｂは、客室床１５が固定される部位であると共に、曲げモーメントに抗して隔壁部２３ａの曲げ剛性を向上させる部位である。

立設部２４は、客室床１５を固定すると共に、図４（ｃ）に示すように、客室内に給気を行う立上ダクト１８（図１及び図２参照）の開口端が挿通される貫通孔２４ａが形成される部材である。立設部２４は、本実施の形態では断面矩形状の金属製の角パイプにより形成されており、溶接によって盤状部２１に接合される。

通気ダクト２６は、床パネル２０に内蔵される送風路であり、盤状部２１、立設部２３，２４及び客室床１５により囲まれて断面矩形状に形成されると共に、床パネル２０のレール方向に亘って貫設され、内面に断熱層１７が形成される。通気ダクト２６のうち、床パネル２０の枕木方向外側に位置し、盤状部２１、立設部２３，２４及び客室床１５により囲まれた通気ダクト２６は、客室内に給気を行う給気ダクトを構成する。また、床パネル２０の枕木方向中央側に位置し、盤状部２１、立設部２３，２３及び客室床１５により囲まれた通気ダクト２６は、還気を行う還気ダクトを構成する。

なお、立設部２３，２４の枕木方向の間隔や立設部２３，２４の高さは、通気ダクト２６の必要断面積（流量）によって適宜設定される。また、床パネル２０の各々に内蔵される通気ダクト２６は、床パネル２０のレール方向端面を互いに突き合わせたときに、フランジ（図示せず）や嵌め込み等の周知の手段により接合され、レール方向に連通される。

第２実施の形態における床パネル２０は、第１実施の形態で説明した床パネル１０と同様に、枕木方向両側が床受部材７を介して構造床６に支持される。これにより、客室床１５に伝達される振動レベルを低下させることができる。また、盤状部２１及び立設部２３が金属製の押出形材により一体形成されるので、第１実施の形態で説明した床パネル１０のように第１部材１１及び第２部材１３，１４を井桁状に接合することや、塞ぎ板１２を接合することを省略できる。その結果、床パネル２０を製造する工数を削減できる。

次に図５を参照して、第３実施の形態について説明する。第１実施の形態および第２実施の形態では、床パネル１０，２０の枕木方向両側が床受部材７を介して構造床６の枕木方向両側に支持される鉄道車両１について説明した。これに対し第３実施の形態では、床パネル１０の枕木方向両側が床受部材３２を介して側梁３に支持される鉄道車両３１について説明する。なお、第１実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図５は第３実施の形態における鉄道車両３１の一部を枕木方向に切断して示した鉄道車両３１の部分断面図である。

図５に示すように鉄道車両３１は、対向する側構体５側へ互いに突出する床受部材３２が側梁３と一体に形成され、その床受部材３２に床パネル１０の第１部材１１が載置される。床パネル１０の枕木方向両側が床受部材３２を介して側梁３に支持されるので、床受部材を介して床パネル１０の枕木方向中央側を支持する場合と比較して、客室床１５に伝達される振動レベルを低下させることができる。

また、構造床６は、上面の枕木方向中央に補助支持部材３３が配置される。補助支持部材３３は、床パネル１０の曲げ１次モードの固有振動やたわみを緩和するための部材であり、低硬度の防振部材、粘弾性体、クッション材、ダンパー等により形成される。補助支持部材３３は、無荷重時に床パネル１０の底部（第１部材１１）に接触しない高さ（無荷重時に床パネル１０の底部（第１部材１１）による補助支持部材３３の圧力が０となるゼロタッチ未満の寸法）に設定される。なお、補助支持部材３３は、床パネル１０に締結等の手段によって接合されておらず、荷重入力時に床パネル１０の底部（第１部材１１）に接触するように設定される。

これにより、無荷重時には補助支持部材３３を介して床パネル１０に振動が伝達されないようにできる一方、床パネル１０に荷重が入力されてたわみが生じた場合や曲げ固有振動が生じた場合に、補助支持部材３３によりたわみや振動を緩和できる。その結果、質量等の制約によって床パネル１０の剛性を十分に確保できない場合であっても、床パネル１０のたわみや振動を防止できるので、床受部材３２によって床パネル１０の枕木方向中央側が支持されていない違和感を乗客に覚えさせ難くできる。

次に図６を参照して本発明の床構造による加振試験結果を説明する。加振対象は、第１実施の形態で説明した床パネル１０であり、床パネル１０の枕木方向両側を側梁３に固定した床受部材で支持した。台枠２の横梁４の枕木方向中央に設置した電磁加振器によりランダム振動を加え、客室床１５の測定点Ａ及び測定点Ｂ（図３（ａ）参照）のアクセレランス（（ｍ／ｓ^２）／Ｎ）を測定した（以下「実施例」と称す）。比較のため、客室床の枕木方向中央側を台枠２に対して複数の床受部材で支持したものについて、同様にランダム振動を加え、客室床の測定点Ａ及び測定点Ｂのアクセレランスを測定した（以下「比較例」と称す）。

図６（ａ）はランダム振動を台枠２の横梁４に入力したときの客室床１５（測定点Ａ）のアクセレランスの測定結果であり、図６（ｂ）は客室床１５（測定点Ｂ）のアクセレランスの測定結果である。図６（ａ）及び図６（ｂ）から、実施例は、比較例と比べてアクセレランスを小さくできることが確認された。よって、実施例によれば、本発明の実施の形態における振動低減効果が確認された。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、上記各実施の形態では、床パネル１０，２０は通気ダクト１６，２６が枕木方向に４つ並設される場合について説明した。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、車両の仕様等に応じて通気ダクト１６，２６の数を適宜設定することは当然可能である。

上記各実施の形態では、床受部材７，３２を構造床６又は側梁３に設ける場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、側構体５に設けることは当然可能である。また、上記各実施の形態では、押出形材にすることで床受部材７，３２を構造床６又は側梁３と一体に形成する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、溶接等の周知の手段によって、側梁３、側構体５又は構造床６に接合することは当然可能である。

上記第１実施の形態では、第１部材１１及び第２部材１３，１４を角パイプ（鋼管）により形成する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、Ｃ形鋼やＨ形鋼により形成することは当然可能である。第１部材１１及び第２部材１３，１４をＣ形鋼やＨ形鋼により形成する場合も、軽量性および剛性を確保できる。

上記第１実施の形態では、塞ぎ板１２を第２部材１３，１４に溶接により接合する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の接合手段を採用することは当然可能である。他の接合手段としては、例えば、リベット等の軸状部材を用いて塞ぎ板１２と第２部材１３，１４とを接合するものが挙げられる。この場合には、塞ぎ板１２と第２部材１３，１４との間にシール材を介設して気密性を確保する。

なお、第３実施の形態で説明した補助支持部材３３を、上記第１実施の形態および第２実施の形態で説明した床パネル１０，２０の下方に配置することは当然可能である。補助支持部材３３を床パネル１０，２０と構造床６との間に配置することで、第３実施の形態と同様に、床パネル１０，２０のたわみや振動を緩和できる。

上記各実施の形態では説明を省略したが、床受部材７，３２と床パネル１０，２０との間に防振部材を介設することは当然可能である。床受部材７，３２と床パネル１０，２０との間に介設される防振部材によって、さらに振動を減衰する効果を期待できる。

上記各実施の形態では、車両１両あたり複数の床パネル１０，２０を構造床６の上方に配置する場合について説明したが、床パネル１０，２０のレール方向長さを大きくすれば、車両１両あたり１つの床パネル１０，２０を構造床６の上方に配置することは当然可能である。床パネル１０，２０のレール方向長さは、車両の構造等によって任意に設定できる。

１，３１鉄道車両
２台枠
３側梁
４横梁
５側構体
６構造床
７，３２床受部材
１０，２０床パネル
１１第１部材（底部の一部）
１２塞ぎ板（底部の一部）
１３，１４第２部材（スペーサ部）
１５客室床
１６，２６通気ダクト
２１盤状部（底部）
２３，２４立設部（スペーサ部）

Claims

一対の側梁およびその側梁を結合する複数の横梁を有する台枠と、その台枠の上面に取着される構造床と、前記台枠の枕木方向両側に接合される側構体とを備える鉄道車両において、
通気ダクトが内蔵される床パネルと、
その床パネルと前記構造床との間に所定の間隔を設けて前記床パネルの枕木方向両側を前記側梁、前記構造床または前記側構体に支持する床受部材とを備え、
前記床パネルは、前記構造床との間に所定の間隔を設けて前記構造床の上方に配置されると共に枕木方向両端が前記床受部材に支持される底部と、
その底部に連結されると共に高さ方向に延設されるスペーサ部と、
そのスペーサ部が下面に連結される客室床とを備え、
前記底部、前記スペーサ部および前記客室床により前記通気ダクトが形成されることで、前記通気ダクトが内蔵される分、前記床パネルの厚さが拡大したことを特徴とする鉄道車両。
前記スペーサ部は、枕木方向に互いに間隔を設けつつ前記床パネルのレール方向に亘って延設され、
前記通気ダクトは、前記スペーサ部によって枕木方向に区画されることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両。
一対の側梁およびその側梁を結合する複数の横梁を有する台枠と、その台枠の上面に取着される構造床と、前記台枠の枕木方向両側に接合される側構体とを備える鉄道車両において、
底部と、
その底部に連結されると共に高さ方向に延設されるスペーサ部と、
そのスペーサ部が下面に連結される客室床とを有し、通気ダクトが内蔵される床パネルと、
その床パネルの底部と前記構造床との間に所定の間隔を設けて前記床パネルの枕木方向両側を前記側梁、前記構造床または前記側構体に支持する床受部材とを備え、
前記底部は、枕木方向に長手方向を向けレール方向に互いに間隔をあけて並設される複数の第１部材と、
その第１部材に固定されて前記第１部材の間隔を塞ぐ塞ぎ板とを備え、
前記スペーサ部は、レール方向に長手方向を向け枕木方向に互いに間隔をあけて並設されると共に前記第１部材または前記塞ぎ板に固定され前記客室床が連結される複数の第２部材を備え、
前記床パネルは、前記塞ぎ板、前記第２部材および前記客室床により前記通気ダクトが形成されることを特徴とする鉄道車両。
一対の側梁およびその側梁を結合する複数の横梁を有する台枠と、その台枠の上面に取着される構造床と、前記台枠の枕木方向両側に接合される側構体とを備える鉄道車両において、
底部と、
その底部に連結されると共に高さ方向に延設されるスペーサ部と、
そのスペーサ部が下面に連結される客室床とを有し、通気ダクトが内蔵される床パネルと、
その床パネルの底部と前記構造床との間に所定の間隔を設けて前記床パネルの枕木方向両側を前記側梁、前記構造床または前記側構体に支持する床受部材とを備え、
前記底部は、盤状に形成される盤状部を備え、
前記スペーサ部は、レール方向に長手方向を向け枕木方向に互いに間隔をあけて並設されると共に前記盤状部に立設され前記客室床が連結される複数の立設部を備え、
前記床パネルは、前記盤状部、前記立設部および前記客室床により前記通気ダクトが形成されることを特徴とする鉄道車両。